Biodiversitetsfremmede løsninger til kystsikring og havneanlæg

KYSTSIKRING I BETON

Traditionel kystsikring og havnekonstruktioner skal løse en kompleks opgave: at modstå saltpåvirkning, bølgelast og frost-tø-cyklusser i årtier. Det kræver robust beton og gennemtænkt design. Men de nuværende løsninger skaber også nye problemer.

Typiske konstruktioner med glatte spuns- og betonvægge giver minimal overflade for marine organismer at fæste sig på og etablere levesteder. Helt modsat naturen som skaber komplekse overflader med revner, huller og ujævnheder, der huser mangfoldige arter.

Problemet forstærkes af, at ny beton har en høj pH-værdi omkring 13, som er problematisk for mange marine organismer. Over tid falder pH-værdien i overfladen gradvist i kontakt med havvand, men processen tager måneder. I denne periode kan kun pH-resistente arter som rur kolonisere, hvilket fra starten skaber et mindre diverst økosystem.

Det betyder, at kilometervis af kystsikring og havneanlæg potentielt fungerer som barrierer for havets naturlige økosystem.

ALTERNATIVE LØSNINGER – FRA KEMI TIL DESIGN

Forskning fra både Danmark og udlandet viser, at noget af løsningen kan findes i alternativer til traditionel beton. Ved for eksempel at anvende alternative bindemidler kan pH-værdien reduceres markant, hvilket muliggør kolonisering af en bredere vifte af marine organismer. Udfordringen er dog at finde løsninger, der både reducerer pH-værdien og opretholder de nødvendige holdbarhedsegenskaber i et aggressivt marint miljø – og som samtidig har reduceret klimaaftryk sammenlignet med traditionel beton.

Men løsningen handler ikke kun om kemi – den handler i lige så høj grad om design. Ru overflader giver marine organismer som alger, muslinger og tang bedre mulighed for at fæstne sig, mens små hulrum i forskellige størrelser skaber levesteder for alt fra smådyr til juvenile fisk. Vertikale og horisontale riller efterligner naturlige klippeformationer og giver ly, mens fordybninger, der fastholder vand ved lavvande, skaber livsvigtige levesteder i tidevandszonen.

LØSNINGER TIL HAVNE OG KYSTSIKRING

Den voksende forståelse af marine økosystemer åbner nye muligheder for at integrere biodiversitetsfremmende løsninger i både havneanlæg og kystsikringsprojekter. Forskning fra flere lande viser, at det er muligt at kombinere forskellige teknologier og designelementer, som kan implementeres både ved nybyggeri og som retrofit til eksisterende konstruktioner – også i aktive industrihavne og marinaer med daglig skibstrafik.

Som retrofit til eksisterende konstruktioner er moduler skabt med 3D-printteknologi særligt velegnet til formålet, da fremstillingsmetoden naturligt skaber ru og uensartede overflader og muliggør komplekse strukturer med hulrum og riller, der kan målrettes specifikke arter og lokale forhold. Undersøgelser har vist, at 3D-printede betonelementer kan være med til at fremme biokolonisering, og kan fungere som selvstændige moduler eller integreres i andre konstruktioner.

En anden retrofit-løsning er præfabrikerede, modulære betonpaneler, der støbes off-site og designes med teksturerede overflader og habitatstrukturer. Den modulære opbygning giver fleksibilitet i forhold til montage, udskiftning og opskalering og muliggør løbende justering af designet baseret på erfaringer med kolonisering og artssammensætning. Panelerne kan monteres på eksisterende spunsvægge og kajanlæg. Et studie fra Herzliya Marina i Israel har dokumenteret, at sådanne paneler kan øge artsrigdommen, diversiteten og levedækket markant sammenlignet med standardbeton – selv i en aktiv havn. Yderligere erfaringer fra det australske Living Seawalls-program, der har over 20 års forskning bag sig, viser, at modulære panelsystemer med biomimetiske overfladestrukturer effektivt kan efterligne naturlige kysthabitater.

Ved nybyggeri kan man tænke i helt integrerede konstruktioner, hvor forskellige lag af betonen har forskellige funktioner: Inderst optimeret til at modstå havvandspåvirkninger og opnå den nødvendige styrke, yderst designet specifikt til at fremme marin biodiversitet gennem både materialesammensætning og udformning. Denne tilgang muliggør, at økologiske forbedringer bliver en integreret del af konstruktionen fra starten, snarere end en efterfølgende tilføjelse. Her kan man anvende fræsede indlæg i forskallingen, så der støbes betonoverflader med tredimensionelle mønstre, riller og hulrum, som efterligner naturlige kyststrukturer – en teknik, der også kan anvendes til præfabrikerede elementer til retrofit-løsninger.

FRA FORSKNING TIL PRAKSIS

Et aktuelt eksempel er Erhvervsfyrtårn Femern-projektet "Alternative betontyper til fremtidens anlægskonstruktioner", som Teknologisk Institut er projektleder for. En del af projektet handler om, hvordan vi kan tilgodese biodiversiteten i forbindelse med anlægskonstruktioner.

De foreløbige resultater indikerer, at det er muligt at skabe løsninger, som fremmer marin biodiversitet ved brug af alternative bindersystemer med lavt CO2-aftryk kombineret med optimerede designs udført med 3D-print. Foruden Teknologisk Institut er 3DCP Group A/S, Aarhus Havn, Fishlab og NCC Danmark A/S partnere i denne del af projektet.

POTENTIALET

Med de planlagte investeringer i kystsikring og den løbende udvikling af havneinfrastruktur har vi en unik mulighed for at opnå dobbelt værdi: Konstruktioner, der både beskytter mod klimaforandringernes konsekvenser og aktivt bidrager til at genoprette marine økosystemer.

Ved at tænke biodiversitet ind i designfasen kan vi undgå, at ny kystsikring og havneinfrastruktur blot skaber barrierer. I stedet kan de fungere som levesteder for en bred vifte af marine arter og bidrage til at styrke økosystemernes robusthed. Men det kræver, at bygherrer, rådgivere, myndigheder og forskningsmiljøer samarbejder om at stille krav og integrere løsningerne i projekterne – både ved nybyggeri og ved renovering af eksisterende anlæg.

Er du interesseret i at høre mere, kan du kontakte Nina Marie Sigvardsen, nms@teknologisk.dk.